АНТЕННА Российский патент 1998 года по МПК H05B6/64 

Изобретение относится к электрофизике, в частности к системам, служащим для высокочастотного (ВЧ) нагрева плазмы в установках для разделения изотопов методом ионно-циклотронного нагрева.

Известны антенны для индукционного нагрева ионов в плазме [1], состоящие из многозаходных винтовых обмоток, имеющих сложную структуру по Z - координате.

Однако такие антенны создают электрическое поле, амплитуда и фаза которого зависит от продольной координаты. К недостаткам использования таких антенн относится то, что эффективность выделения резонансных ионов по сравнению с нерезонансными оказывается недостаточно высокой [2].

Прототипом антенны является устройство того же назначения, применяемое в установке для разделения изотопов (1).

Сущность изобретения заключается в улучшении эффективности нагрева резонансных ионов.

Указанный технический результат достигается применением катушки соленоидального типа, в которой отсутствует зависимость амплитуды поперечной высокочастотной (ВЧ) компоненты электрического поля от Z (продольной) координаты, в качестве антенны для ионно-циклотронного резонансного (ИЦР) нагрева ионов в установке для разделения изотопов. Такое условие может достигаться, например, когда плотность азимутального тока в катушке постоянна по всей длине.

Указанный технический результат достигается также тем, что в антенне используется экран в виде продольных металлических полос, выполняющих роль теплового экрана между антенной и плазмой и для снятия продольной компоненты вихревого электрического поля, создаваемого антенной.

Катушка такого типа используется в системах индукционного ВЧ-нагрева различных твердых и жидких изделий [3]. На частоте, определяемой материалом, прогревается скин-слой, от которого за счет теплопроводности прогревается весь объем [4].

Но использование катушки такого типа в качестве антенны в системах ВЧ-нагрева плазмы имеет ряд особенностей.

В однокомпонентной плазме использование такой антенны невозможно из-за экранировки плазмы на резонансной частоте от внешнего ВЧ электрического поля. При нагреве малой изотопной добавки (<< 50%) плазмы экранировка отсутствует, так как отличаются резонансные частоты изотопной добавки и основной компоненты плазмы.

В предлагаемой антенне в катушке соленоидального типа отсутствует зависимость амплитуды поперечной высокочастотной (ВЧ) компоненты электрического поля от Z (продольной) координаты, что значительно увеличивает эффективность нагрева резонансных ионов.

Можно также уменьшить влияние продольного ВЧ электрического поля за счет введения внутреннего экрана.

Изложенная выше совокупность признаков обеспечивает достижение указанного технического результата, то есть позволяет улучшить эффективность нагрева резонансных ионов.

Все вышеизложенное обуславливает причинно-следственную связь между признаками и техническим результатом, и существенность признаков формулы изобретения.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Дополнительный поиск известных решений, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного изобретения показывает, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На чертеже представлена схема заявленного устройства, где изображено: 1 - катушка соленоидального типа, 2 - экран, 3 - плазменный поток.

Экран (2) выполнен в виде продольных металлических полос, что существенно снижает продольную компоненту вихревого электрического поля, создаваемого антенной. Помимо этого, экран выполняет роль теплового экрана между антенной и плазмой.

Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.

Средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость", по действующему законодательству.

Источники информации
1. Моромкин Ю.А. // Итоги науки и техники, Сер. Физика плазмы, т. 12, М. , ВНИИТИ, 199, стр. 99-101.

2. Панов Д. А. , Тимофеев А.В. // Физика плазмы, 1995, т.21, N11, стр. 1-7.

3. Слухоцкий А.Е., Рыскин С.Е. // Индукторы для индукционного нагрева, -Л., "Энергия", 1974, стр. 18-21.

4. См. 3 - стр. 7-13.

Изобретение относится к электрофизике, в частности к системам, служащим для высокочастотного (ВЧ) нагрева плазмы в установках для разделения изотопов методом ионно-циклотронного нагрева. Техническим результатом является улучшение эффективности нагрева резонансных ионов. Антенна для ионно-циклотронного резонансного (ИЦР) нагрева ионов в системе разделения изотопов выполнена в виде катушки соленоидального типа, в которой отсутствует зависимость амплитуды поперечной высокочастотной компоненты электрического поля от продольной координаты. Кроме того, в антенне используется экран в виде продольных металлических полос, выполняющий роль теплового экрана между антенной и плазмой и для снятия продольной компоненты вихревого электрического поля, создаваемого антенной. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Антенна для ИЦР-нагрева плазмы в установках для разделения изотопов, содержащая катушку соленоидального типа, отличающаяся ем, что использована катушка соленоидального типа, в которой отсутствует зависимость амплитуды поперечной высокочастотной компоненты электрического поля от продольной координаты. 2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что использован экран в виде продольных металлических полос.